Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчёт систем и механизмов автотракторной техники поршневой двигатель. В 2 частях. Ч.1. Лабораторный практикум
.pdf
4.2. Краткие технические данные по топливоподающей аппаратуре
дизельных двигателей
Модель двигателя
Показатели
КамАЗ-740.10
Д-245 Д-260 СМД-62 ЯМЗ-238НБ
1. Модель ТНВД мод. 33-01 4УТНМ-Т РР6М10Р1f-
НД22/6Б4 мод. 173
3492
диаметр
плунжера, мм 9 9 10 10 9
ход
плунжера, мм 10 8 10 10 10
номинальная
частота
вращения
кулачкового
вала, об/мин 1290…1310 800…1200 1040…1080 1050 1050
номинальная
цикловая подача,
мм3/цикл 76 140 78…82 170…180 108…110
2. Модель
ФД-22М ФД-22 ФДМ-22 ФД-22 236-111201-
форсунки
Б2
диаметр
распыливающих
отверстий, мм 0,300…0,308 0,24…0,28
ход иглы
распылителя, мм 0,25…0,30 0,17…0,27
давление начала
подъёма иглы,
МПа (кгс/см2) 20,0 (200)
16,2…18,1
(165…185)
0,23…0,26 0,34 0,34
0,30…0,35 0,35…0,4 0,28…0,38
21,6…22,4
(220…228)
16,6…17,5
(165…175)
16,5…17,0
(165…170)
51
Цель
работы:
Лабораторная работа 5
РАСЧЁТ СИСТЕМЫ СМАЗКИ
АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
закрепить знания по особенностям устройства, принципу
работы и методике расчёта системы смазки автотракторных двигателей (пока
зать механизм образования масляного слоя, обеспечивающего ритмичную и
длительную работу сопряжений, влияние на неё различного вида смазочных
материалов и шероховатости сопрягаемых поверхностей
Оборудование:
автотракторных двигателей
плакаты, схемы, отдельные детали и узлы систем смазки
.
).
1.
Изучить
Порядок выполнения работы
детали и узлы систем смазки автотракторных двигателей, ме
сто их расположения в двигателе внутреннего сгорания, приёмы проведения
эксплуатационных регулировок
2.
Составить
отчёт о проделанной работе
.
.
Краткие теоретические сведения
-
-
Системы смазки, предназначенные для бесперебойной подачи масла к
трущимся деталям двигателя, очистки масла и охлаждения его, выполняются в
современных автотракторных двигателях с принудительной подачей смазки
под давлением к таким трущимся парам, как шатунные и коренные подшипни
ки коленчатого вала, подшипники распределительного вала и др. Только при
таком способе подачи масла обеспечивается надёжная смазка и интенсивный
теплоотвод от деталей
.
В зависимости от местонахождения основного количества масла системы
смазки под давлением подразделяют на системы с
хим картером
ре, а в системе с сухим картером
. В
системе смазки с мокрым картером масло находится в карте
– в
баке. Преимуществами системы смазки с
мокрым картером и
с
су-
сухим картером являются возможность уменьшения высоты двигателя и мень
ший расход масла вследствие отсутствия взбалтывания и забрасывания в избы
точном количестве на стенки цилиндров. Общими элементами той и другой
-
-
-
-
системы являются: масляный насос, масляный фильтр грубой очистки, масля
52
-
ная магистраль, масляный фильтр тонкой очистки, масляный радиатор и кон
-
трольные приборы
–
манометр и термометр
.
Масло, нагнетаемое масляным насосом к трущимся поверхностям в дви
гателе, уменьшает силы трения, понижает износ, отводит образующееся при
трении тепло и, кроме того, уменьшает коррозию деталей двигателя. В сущест
вующих двигателях внутреннего сгорания преобладает трение скольжения, ко
торое принято подразделять на сухое
и полусухое
Сухое трение
твёрдых тел
При
.
.
жидкостном
возникает при трении несмазанных
трении трущиеся поверхности полностью разделены
,
жидкостное
,
граничное
(
,
полужидкостное
сухих) поверхностей
слоем смазки и не имеют между собой непосредственного контакта. Сила тре
ния в этом случае обусловлена вязкостью масла, отдельные слои которого сме
щаются один относительно другого
Граничное трение
представляет собой промежуточный вид трения между
.
-
-
-
-
-
жидкостным и сухим. При граничном трении на поверхностях деталей нахо
дится тончайший граничный слой масла, подвергающийся воздействию моле
кулярных сил металлической поверхности. Эти силы прочно удерживают масло
и препятствуют его свободному передвижению. Следовательно, в данном слу
чае сила трения обусловлена процессами, возникающими в результате моле
кулярного взаимодействия между трущимися поверхностями и граничным сло
ем масла
.
Полужидкостное и полусухое трение
происходит при разрушении
масляного слоя, вследствие чего между трущимися поверхностями на различ
ных участках одновременно может возникать жидкостное, граничное и сухое
трение
.
При работе двигателя между трущимися поверхностями его деталей мо
жет создаваться жидкостное, граничное, полужидкостное или полусухое тре
ние, так как условия для смазки различных деталей весьма разнообразны. Так
-
-
-
-
-
-
-
-
как потери на трение и износ поверхностей будут минимальными в случае жид
костного трения, необходимо придавать такие конструктивные формы сопря
женным деталям и так организовывать подвод масла к ним, чтобы в наиболь
шей степени способствовать образованию жидкостного трения
.
-
-
-
53
Содержание отчёта
=
На формате бумаги вычерчивается принципиальная схема комбиниро
ванной
(
модель двигателя выдаётся преподавателем
(
или под давлением) смазочной системы автотракторного двигателя
), на
которой должны быть показа
ны общие её элементы: масляный насос, фильтры для очистки масла, перепуск
ные клапаны (редукционный, предохранительный, сливной
),
масляный радиа
тор, масляная магистраль, подвод масла к шейкам коленчатого и распредели
тельного валов, к коромыслам клапанного механизма и распределительным
шестерням, контрольно-измерительные приборы (манометр, термометр
).
Клапаны в системе смазки автотракторных двигателей регулируются на
следующие интервалы давлений, кгс/см
тельный
– 3…6,
сливной
– 2,5…3,5.
2
:
редукционный
– 3…8,
предохрани
Ёмкость системы смазки приближенно можно определить по выражению
NVV
, (5.1)
Eудсм
где
V
–
уд
величина удельной емкости системы смазки
,
V
= 0,05…0,15
уд
-
-
-
-
-
-
(бó
льшие значения удельной емкости имеют место у дизельных двигателей
N
–
эффективная мощность двигателя, л.с (табл
E
. 5.1).
5.1. Исходные данные
Эффективная
Модель
двигателя
ЗМЗ-4025.10 90 58,0 64,0 58,01…58,07 64,02…64,07
ЗМЗ-53.11 120 60,0 70,0 60,05…60,15 70,05…70,15
ЗИЛ-508.10 150 65,5 75,0 68,0…68,72 76,98…77,72
КамАЗ-740.10 210 80,0 95,0 80,12…80,23 95,16…95,24
Д-245 105 68,0 75,0 68,04…68,23 75,08…75,10
мощность
двигателя,
л.с.
Диаметр шеек
коленчатого вала
двигателя (d), мм
шатунных коренных шатунных коренных
Диаметр подшипников
скольжения коленчатого вала
двигателя (D), мм
);
Д-260 120 73,0 85,00 74,5…74,65 85,5…85,65
СМД-62 165 85,0 92,0 85,12…85,23 92,16…92,24
ЯМЗ-238НБ 300 88,0 110,0 90,46…91,12 112,95…113,7
54
Расчёт масляного насоса.
(
)
=
(
)
=
(
)
=
(
)
Е
м
≈
Расположение масляного насоса на двигателе
и его привод могут быть самыми разнообразными и зависят от общей компо
новки двигателя. В системах смазки с сухим картером масляный насос целесо
образно располагать снаружи двигателя, так как в этом случае проще осущест
вить подвод масла к насосу и отвод от него в бак
.
В системах смазки автотракторных двигателей применяются, как прави
ло, шестерёнчатые насосы с шестернями внешнего зацепления, так как эти на
сосы весьма просты в изготовлении, имеют малые габаритные размеры и вес и
надёжны в работе. Производительность масляного насоса
(
V
)
определяют, ис
д
ходя из потребного количества масла, циркулирующего в двигателе. При этом
действительную производительность насоса принимают несколько большей
чем циркуляционный расход. В большинстве случаев принимают
5,3...0,2
VV
, л/ч (5.2)
цд
или
:
а) для карбюраторных двигателей
:
-
-
-
-
-
-
,
б) для дизельных двигателей
где
V
–
циркуляционный расход, л/ч
ц
Количество масла, циркулирующего в системе смазки двигателя, опреде
ляют по выражению
где
Q
–
теплоотдача в масло для двигателей с жидкостным охлаждением
м
ккал/ч
,
20...14
NV
;
Eд
40...20
NV
,
Eд
.
-
Q
м
V∆γ=
ц
, (5.3)
tс
м
,
50...30 NQ
; (5.4)
γ –
удельный вес масла, кг/л
= 0,5; ∆
t = t
вых
–
t
–
нагрев масла в двигателе
вх
Мощность, необходимую для привода масляного насоса, определяют по
выражению
, γ = 0,80…0,85; см –
, °С, ∆
теплоёмкость, ккал/кг·°С
t =
10…15 °С.
, см =
55
где
η
мех
11
( )
η
мех
VN −
=
н
–
механический КПД насоса, учитывающий потери мощности на пре
рр
вхвыхт
, л.с., (5.5)
00027
-
одоление трения и гидравлических сопротивлений
ретическая производительность насоса, л/ч
=
V
т
здесь
давлений, кг/см
ηн –
объёмный коэффициент подачи
2
.
,
V
д
, (5.6)
η
н
, ηн = 0,7…0,8; (р
Максимальное давление на входе в насос
составляет от
16 до 20
0,08 до 0,12
МПа
.
МПа, а максимальное выходное давление
Расчёт цилиндрического подшипника
, η
(рвх) в
. На
рисунке
= 0,85…0,90;
мех
– рвх) –
вых
V
–
тео
т
перепад
зависимости от его марки
(р
5.1
показана схема
вых
) – от
положения коленчатого вала в подшипнике скольжения, нагруженного силой
(Р)
.
При вращении вала масло увлекается во вращательное движение, где углы
(ϕ1) и (ϕ2)
соответствуют началу и концу несущего масляного слоя. При этом
-
скорость частиц масла, находящихся в непосредственном контакте с валом, бу
дет равна его окружной скорости, а отстоящих дальше от поверхности вала бу
дет меньше, и на поверхности вкладышей эта скорость равна нулю
.
-
-
56
Рис. 5.1. Положение вала в подшипнике
Попадая в постепенно уменьшающийся объём
ω
µ
м
м
νρ=µ
60
π
(
рис
. 5.1),
масло вслед
-
ствие его несжимаемости стремится вытекать в осевом направлении под
шипника. Истечению масла из подшипника препятствуют силы внутреннего
трения, которые могут быть преодолены повышением давления. В результате в
клиновидной части масляного слоя развивается гидродинамическое давление
величина которого увеличивается по мере сужения зазора
.
При определённом числе оборотов вала сумма вертикальных составляю
щих гидродинамического давления станет равной величине внешней силы, дей
ствующей на вал, который начнёт отрываться от подшипника, и появится раз
деляющий слой масла. Под действием горизонтальных составляющих гидроди
намического давления вал сдвинется в горизонтальном направлении. При даль
нейшем увеличении числа оборотов вала толщина масляного слоя будет воз
растать и в какой-то момент достигнет такой величины, когда трущиеся детали
будут полностью разделены, и наступит жидкостное трение. Гидродинамиче
ское давление будет достигать максимального значения вблизи места мини
-
,
-
-
-
-
-
-
-
-
мальной толщины масляного слоя. Протяжённость несущего масляного слоя
составляет в среднем
90…120°.
Согласно гидродинамической теории трения несущая способность под
шипников скольжения при соблюдении условия неразрывности слоя смазки
определяется величиной радиальной нагрузки
ψ
вм
2
где
=
наг
R
–
радиальная нагрузка на шейку вала, Н
наг
смазочного материала при рабочей температуре подшипника
:
dkLR
, (5.7)
нагрвкл
; µм –
динамическая вязкость
(
t
), Н/
под
см
2
,
, (5.8)
здесь
v –
кинематическая вязкость масла, мм
Значения
v и ρм
принимаем по табл
2
/с, ρм –
. 5.2
согласно модели двигателя и ре
плотность масла, кг/м
3
.
-
-
комендуемом в нём к применению моторном масле
Угловая скорость вала
:
2
n
в
=ω
в
, (5.9)
.
57
5.2. Кинематическая вязкость и плотность моторных масел
r
d
δ=∆
d
D
−=∆
∆
2
(
)
вкл
=
по ГОСТ 8581–78
Наименование
показателя
Кинематическая
вязкость при
40 °С, мм2/с 8…9 11…12 11…12 13,5…14,5 15…16 13…15 18…22
Плотность,
кг/м3 905 905 900 910 905 905 910
где
пв –
4025.10
ЗМЗ
-53.11
3200;
частота вращения коленчатого вала двигателя
она составляет: минимальная
соответственно
КамАЗ
2100; Д-260
ЯМЗ
-240Б –
сенный к диаметру или соответственно к радиусу шейки вала, т.е
М-8В2 М-10В2 М-10В2С М-14В2 М-16В2 М-14В2З М-20В
(
для двигателей ЗМЗ
-740.10
соответственно
соответственно
соответственно
– 600 об/
– 500 и 3200;
– 600 и 2930; Д-245
– 700 и 1900;
650 и 2150 об/
мин, максимальная
ЗИЛ
-508.10
СМД
мин
-62 –
; ψ –
соответственно
относительный зазор, отне
– 2700 об/
соответственно
соответственно
600 и 2100;
.
мин
– 500 и
– 600 и
2
;
-
здесь
∆ –
диаметром
диаметральный зазор
d
шейки вала (табл
. 5.1):
=ψ
–
разность между диаметром
, (5.10)
; (5.11)
δ –
радиальный зазор, равный половине диаметрального зазора
rR
=δ
−=
. (5.12)
Длину вкладыша вала определим из формулы, мм
dL 9,0...6,0
, (5.13)
где
k
–
нагр
ния в нем
коэффициент нагруженности подшипника, зависящий от его положе
.
D
подшипника и
:
:
-
L
58
В таблице
/
d
и
вкл
5.3
приведены значения
k
в
нагр
величины относительного эксцентриситета
зависимости от отношения
χ.
5.3. Определение коэффициента k
δ
(
)
β++
=
в зависимости
нагр
Относительный
эксцентриситет χ
0,3 0,089 0,133 0,182 0,235 0,287 0,339 0,391 0,440 0,487 0,529
от отношения L
Коэффициент нагруженности
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
/
d и величины χ
вкл
k
нагр
при
L
/
d
вкл
Относительный эксцентриситет
χ:
e2
=χ
, (5.14)
где
е –
зазоре
абсолютный эксцентриситет (отрезок
h
.
max
00' на
рис
. 5.1),
при максимальном
При установившемся режиме работы положение вала относительно цен
тра отверстия подшипника, характеризуемое абсолютным эксцентриситетом
-
e и
относительным эксцентриситетом
ного давления
(
K
уд
)
,
:
Допускаемая минимальная толщина масляного слоя
χ,
определяется величиной среднего удель
K
уд
R
=
. (5.15)
dL
вкл
(
h
),
при которой
min
ещё обеспечивается жидкостное трение, рассчитывается с учётом шероховато
стей вала и вкладыша, погрешности их изготовления и сборки, упругой дефор
мации деталей, отклонений температуры и нагрузки. При практических расчё
тах перечисленные параметры, влияющие на величину минимальной толщины
масляного слоя, выражаются с помощью неравенства, мм
44
где
k
≥ 2 –
зап
rRkh
коэффициент запаса надёжности по толщине масляного слоя
дзапmin
dD
:
, (5.16)
; βд –
добавка на неразрывность масляного слоя, учитывающая неравномерность ско
-
-
-
-
-
рости вращения, удары, вибрации, изменение вязкости масла от изменения
температуры и другие факторы. Значение добавки на неразрывность масляного
слоя принимается равным
0,002…0,003 мм;
R
и
r
–
D
параметры шероховатости
d
средние арифметические отклонения профиля поверхностей поверхностей от
верстия вкладыша и вала (табл
. 5.4).
–
-
59
5.4. Значения шероховатости подшипников скольжения
min
≥
∆=−∆
2
2
Характеристика поверхности
Посадочные поверхности
подшипников скольжения
Поверхность
вал 0,4; 0,5; 0,63; 0,8
отверстие 0,8; 1,0; 1,25; 1,6
Значение параметра, Ra,
мкм, не более
Применение в формуле
(5.16)
одного из параметров
R
или
r
D
зависит от
d
конструктивного исполнения и условий работы подшипникового узла, приме
няемых материалов и других факторов
.
Жидкостное трение в подшипнике будет обеспечено в том случае, если
минимальное расстояние между валом и подшипником в наиболее узкой части
будет соответствовать условию
,
hh
(5.17)
-
где
h –
толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей
вала и вкладыша подшипника, мм
= 1
,
eh
( )
. (5.18)
χ−
Заключение
.
Если при расчёте подшипников скольжения с жидкостным
трением условие не будет соблюдено, то изменяют геометрические параметры
подшипника, выбирают для смазки масло с большей динамической вязкостью
или назначают для рабочих поверхностей вкладыша и вала меньшие шерохова
тости. Исходя из полученных исходных данных, конструктор получает воз
можность рассчитать условия образования масляного слоя при работе подшип
никовых соединений, рассчитать необходимые зазоры, позволяющие обеспе
чить работоспособность механизма и всей системы
.
-
-
-
-
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]